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铝背场钝化工艺的研究

作　者: 田晨
导　师: 崔容强；王景宵；冯仕猛
学　校: 上海交通大学
专　业: 光学工程
关键词: 表面钝化有效少子寿命铝背场表面复合速率 IQE
分类号: TG174
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 553次
引　用: 5次
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内容摘要

据国际能源机构预测,全世界煤炭只能用220年,石油开采峰值位于2012年,并将在30—60年后消耗尽。而太阳辐射能预计在100亿年里可保持近似恒定的辐射输出,据预测,2050年太阳能将在整个能源结构中占据20%的比例,而到2100年这个比例将达到70%。显然,人类能源结构将在本世纪发生根本的改变,太阳能将成为最重要的能源。为了降低太阳能电池成本,硅片的厚度逐渐减薄。而当少数在流子的扩散长度大于硅片厚度时,电池片上下表面的复合速率对效率的影响显得更加重要。改善表面钝化的质量、降低表面复合速率已经成为提高电池效率的主要手段之一。铝背场能够有效降低电池背表面复合速率,提高转换效率,是商品化晶体硅太阳电池普遍采用的主要背表面钝化结构。针对这一点,本文主要对铝背场钝化质量进行了研究。本文的主要工作和创新之处在于:第一:根据表面复合速率与硅材料有效少子寿命的关系,依据理论公式,通过WT2000对有效少子寿命的测量,计算了表面复合速率,进而研究铝背场的钝化效果。在实验中,我们独立设计了一特殊结构,即在硅片的上下表面分别制备铝背场,用于计算表面复合速率。并将实验结果与传统的IQE拟合法作比较,得到理论值与实验值在长波段匹配良好,验证了本论文提出的计算表面复合速率的方法的可靠性。第二:在本实验过程中,还做了一些其他的辅助实验工作,以确保最终结果的正确。例如:首先进行了少子寿命仪WT2000的测试稳定性实验,得到其测试误差小于±2﹪;接着做了浆料和烧结条件实验,通过对比有效少子寿命以及电池的电学特性,得出使用浆料B在烧结峰值温度为865℃时,测量的有效少子寿命值最大,说明铝背场的钝化效果最好。本文提出的计算表面复合速率的方法相对于传统的IQE拟合法来说,简单可行,且针对性强,具有一定的优势,且可同IQE拟合分析方法联合使用、互为补充。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章背景  10-15
  1.1 常规能源的危机新能源的出现  10-11
  1.2 全球光伏市场的蓬勃发展  11-12
  1.3 中国光伏产业的发展  12-15
第二章太阳电池的结构和工作原理  15-24
  2.1 太阳电池的基本结构和工作原理  15-18
  2.2 太阳电池分类  18-21
  2.3 商品化太阳电池现状及发展预测  21-24
第三章铝背场及钝化的研究  24-36
  3.1 硅片厚度对电池的影响  24-27
    3.1.1 体复合和表面复合  24
    3.1.2 硅片厚度对短路电流的影响  24-25
    3.1.3 硅片厚度对开路电压VOC 的影响  25-27
  3.2 改善电池性能的工艺研究  27-28
    3.2.1 表面钝化工艺原理  27
    3.2.2 吸杂  27-28
  3.3 铝背场  28-36
    3.3.1 铝背场的制备和形成机理  29-31
    3.3.2 铝背场的作用  31-34
    3.3.3 影响铝背场钝化质量的因素  34-35
    3.3.4 研究铝背场的意义  35-36
第四章表面复合速率的计算  36-53
  4.1 计算表面复合速率的实验原理  36-37
  4.2 少子寿命测试  37-40
    4.2.1 测试原理  37-40
    4.2.2 测试仪器  40
  4.3 实验  40-53
    4.3.1 实验样品的制备  40-42
    4.3.2 浆料选择实验  42-43
    4.3.3 烧结峰值温度实验  43-49
    4.3.4 利用少子寿命计算表面复合速率  49-51
    4.3.5 总结  51-53
参考文献  53-57
致谢  57-58
附录  58-66
  附录1 不同厚度的单晶硅片的少子寿命（ΜS）  58-62
  附录2 不同厚度的多晶硅片的少子寿命（ΜS）  62-66
攻读学位期间发表的学术论文  66

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